mRNA-based prime-and-pull vaccination combines benefits of subcutaneous and mucosal BCG vaccination

Declaração do Problema
A atual vacina licenciada contra a tuberculose (TB), o Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG), protege eficazmente as crianças contra as formas graves da doença, mas oferece uma proteção variável e, muitas vezes, insuficiente contra a TB pulmonar, a forma mais transmissível. Embora as estratégias de vacinação mucosa tenham surgido como uma abordagem promissora para gerar uma imunidade pulmonar robusta e células de memória residentes em tecidos (TRM), elas enfrentam obstáculos significativos de segurança. Especificamente, a administração mucosa de vacinas de vírus vivos atenuados (LAVs), como o BCG aerosolizado, acarreta riscos de replicação descontrolada e inflamação excessiva, o que pode comprometer a integridade do tecido e a troca gasosa nos pulmões. Existe uma necessidade urgente de uma estratégia de vacinação que equilibre a alta imunogenicidade da administração mucosa com o perfil de segurança das vacinas parenterais não replicantes.

Metodologia
Os autores desenvolveram e avaliaram uma estratégia de vacinação de "prime-and-pull" (primagem e atração) baseada em mRNA. Esta abordagem envolve duas etapas:

1. Prime (Primagem): A imunidade sistêmica é estabeleada via vacinação subcutânea (SC) com BCG (seja o BCG padrão ou o BCG recombinante expressando o locus ESX-1, BCG::RD1).
2. Pull (Atração): A imunidade pulmonar local é induzida via administração intratraqueal (IT) de mRNA formulado em nanopartículas lipídicas (LNPs).

O estudo utilizou sLNPs ("stealth" LNPs) compostas por DOTAP, DOPE, colesterol e C16 PEG-ceramida para entregar o mRNA aos pulmões. Dois modelos antigênicos distintos foram testados:

• Modelo de Prova de Conceito: Um único antígeno, ESAT-6 (um antígeno chave de M. tuberculosis), foi utilizado para otimizar os regimes de dosagem (dose única alta vs. múltiplas doses baixas) e comparar os resultados contra controles de BCG SC e IT.
• Modelo Multivalente: Quatro construtos de mRNA foram gerados, cada um codificando dois antígenos (totalizando oito proteínas: HBHA, HRP1, HspX, CFP10, Ag85B, VapB47, PPE18 e PE13). Estes foram testados em camundongos híbridos F1 (C57BL/6 × BALB/c) para ampliar a compatibilidade de MHC.

Camundongos vacinados foram desafiados com M. tuberculosis H37Rv por via aerosolizada 60 dias após a vacinação. Os resultados foram avaliados através da carga bacteriana (CFU) nos pulmões e no baço, análise histológica da patologia pulmonar, citometria de fluxo para subpopulações de células T (incluindo TRM e células de memória do tipo célula-tronco) e perfil de citocinas.

Principais Contribuições e Resultados

• Entrega e Expressão: O estudo demonstrou que as sLNPs entregam com sucesso o mRNA às células pulmonares via rota intratraqueal, suportando a expressão proteica em células dendríticas e neutrófilos dentro de 48 horas.
• Otimização da Dosagem: No modelo ESAT-6, a administração de dose única alta (10 μg) de mRNA por via IT após a primagem com BCG SC induziu significativamente maior número de células T antigênio-específicas nos pulmões e no fluido de lavagem broncoalveolar (BALF) em comparação com regimes de múltiplas doses baixas. Este regime de primagem e atração de dose única alcançou frequências de células T comparáveis às induzidas pela vacinação com BCG IT.
• Perfil de Segurança: Embora a vacinação com BCG IT tenha induzido os níveis mais elevados de células T antigênio-específicas, ela também causou patologia pulmonar e inflamação significativas. Em contraste, a estratégia de prime-and-pull induziu uma imunidade local robusta com infiltração de células inflamatórias mínima e redução significativa do dano ao tecido pulmonar em comparação com o BCG IT.
• Eficácia Multivalente: A abordagem de mRNA multivalente (visando oito antígenos) aumentou as respostas humorais, elevando significativamente os títulos de IgG contra CFP-10, Ag85b e HspX em comparação com os grupos apenas com BCG. Crucialmente, esta estratégia induziu frequências mais elevadas de células T de memória do tipo célula-tronco (TSCM) nos pulmões e nos linfonodos mediastinais em comparação com o BCG IT, sugerindo uma potencial maior durabilidade da imunidade.
• Imunidade Protetora: Após o desafio com M. tuberculosis, a estratégia de prime-and-pull conferiu proteção comparável ao BCG IT na redução da carga bacteriana pulmonar e da patologia, mantendo um perfil inflamatório menor do que o BCG IT e uma proteção superior ao BCG SC isolado.

Significância e Alegações
O artigo apresenta a estratégia de prime-and-pull como uma abordagem translacional "modular" que preenche a lacuna entre a melhor imunogenicidade da vacinação de mucosa com BCG e a segurança da administração parenteral de BCG. Os autores alegam que esta estratégia consegue "desacoplar" o recrutamento imunitário da inflamação destrutiva de tecidos. Ao utilizar mRNA não replicante para "atrair" células imunes sistêmicas para o pulmão, a plataforma alcança imunidade protetora contra a TB pulmonar sem os riscos de replicação descontrolada ou de inflamação excessiva associados às vacinas de vírus vivos atenuados por via mucosa.

O estudo conclui que esta abordagem fornece uma prova de princípio para um regime de vacinação equilibrado que limita a inflamação excessiva enquanto mantém a imunogenicidade e a proteção. Os autores posicionam isto não como uma formulação universal final, mas como uma plataforma flexível onde a composição antigênica e a entrega podem ser futuramente otimizadas para abordar desafios específicos do desenvolvimento de vacinas contra a tuberculose respiratória.